專利名稱：帶有增壓裝置的氣體冷卻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體冷卻的電機(jī)，特別是具有封閉冷卻回路的空氣冷卻渦輪發(fā)電機(jī)，帶有轉(zhuǎn)子軸，上面在發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)軸流式通風(fēng)機(jī)。
背景技術(shù)：
三相交流的渦輪發(fā)電機(jī)以公知的方式通過汽輪機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動。渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常由實(shí)心圓柱體鍛鋼件組成，里面將勵磁繞組分配在單個(gè)槽內(nèi)。在此轉(zhuǎn)子在發(fā)電機(jī)的的定子的孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。定子由板材件組成，它在它那方面具有用于容納電樞繞組的槽。在這種渦輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面關(guān)鍵是冷卻技術(shù)，因?yàn)橛纱丝梢蕴岣吖β?。目前的渦輪發(fā)電機(jī)一般采用氣態(tài)冷卻介質(zhì)和安裝在轉(zhuǎn)子上用于冷卻介質(zhì)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部循環(huán)的通風(fēng)機(jī)工作。
EP 1209802 A2介紹了一種通風(fēng)機(jī)在具有封閉冷卻氣體回路的渦輪發(fā)電機(jī)上的設(shè)置。冷卻氣體從發(fā)電機(jī)末端進(jìn)入軸流式通風(fēng)機(jī)內(nèi)，在該通風(fēng)機(jī)內(nèi)增壓并由此輸送到所要冷卻的發(fā)電機(jī)部件。在重新回流到通風(fēng)機(jī)內(nèi)之前，冷卻氣體通過換熱器輸送。
此外，從現(xiàn)有技術(shù)中還公知個(gè)別空氣冷卻的發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)內(nèi)腔的氣壓通過由外部能源系統(tǒng)供能的外部空氣壓縮機(jī)得到明顯提高。CH 541 890介紹了用于提高發(fā)電機(jī)功率的發(fā)電機(jī)增壓裝置，其中，從燃?xì)廨啓C(jī)的空氣壓縮機(jī)向發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)供給壓縮空氣。通過發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣泄漏率，主要是通過轉(zhuǎn)子軸穿過外殼上的泄漏量確定少量穩(wěn)定的補(bǔ)充供給量。通過發(fā)電機(jī)通風(fēng)作用的體積輸送量因此基本保持不變。但通過發(fā)電機(jī)內(nèi)部所取得的提高的空氣密度產(chǎn)生所希望的改進(jìn)冷卻性能，并在發(fā)電機(jī)部件溫度不變的情況下盡可能地提高功率。通常具有用于電廠輸入技術(shù)的接口。缺點(diǎn)是外部附加裝置、能源和輸入技術(shù)相當(dāng)高的開支和高成本。此外，還存在著一定的易受干擾情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種得到改進(jìn)的氣體冷卻電機(jī)，避免現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。此外，明顯提高了發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)的壓力，達(dá)到改進(jìn)散熱和因此更加有效冷卻發(fā)電機(jī)的目的。在此方面，不需要用于提高壓力的附加外部裝置或外部調(diào)節(jié)裝置，而是采用簡單和低成本的解決方案，適用于很容易地加裝在現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)上。
該目的通過權(quán)利要求1的特征得以實(shí)現(xiàn)。其他具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)成和進(jìn)一步構(gòu)成在從屬權(quán)利要求中予以說明。
依據(jù)本發(fā)明的氣體冷卻電機(jī)，特別是帶有轉(zhuǎn)子軸的渦輪發(fā)電機(jī)，軸上在發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)軸流式通風(fēng)機(jī)，其特征在于，軸流式通風(fēng)機(jī)上具有用于提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔絕對壓力的增壓裝置，它在由軸流式通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)機(jī)輪轂限制的輪轂內(nèi)腔和發(fā)電機(jī)內(nèi)腔之間具有一個(gè)或者多個(gè)流體通道，其中，流體入口和流體出口彼此徑向相距。
這一點(diǎn)特別具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橛纱颂峁┝艘环N得到改進(jìn)的氣體冷卻電機(jī)，避免了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。明顯提高了發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)的絕對壓力，從而由于提高了冷卻介質(zhì)的密度達(dá)到改進(jìn)散熱并因此更加有效卻發(fā)電機(jī)的目的。此外，通過增壓不可避免的泄漏損失得到自動補(bǔ)償。在此方面，不需要用于提高壓力的附加外部裝置或外部調(diào)節(jié)裝置，而是僅需改變已經(jīng)存在的通風(fēng)機(jī)組件，因此也適用于很容易地加裝在現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)上。
通過本發(fā)明現(xiàn)有的軸流式通風(fēng)機(jī)可以加裝增壓裝置，該裝置充分利用這種現(xiàn)實(shí)，即通風(fēng)機(jī)輪轂的一面限制輪轂內(nèi)腔，由此與外殼外腔并因此與外界壓力連接。然后通過流體通道處于輪轂內(nèi)腔內(nèi)的進(jìn)氣口和處于發(fā)電機(jī)內(nèi)腔內(nèi)的出口之間的徑向差提高壓力。發(fā)電機(jī)內(nèi)腔相對于外界密封并適用于通過增壓產(chǎn)生的壓力。在此方面，出口處于從軸線測量大于進(jìn)氣口所處的那個(gè)半徑的半徑上。穩(wěn)定增壓然后可以根據(jù)下列公知的公式計(jì)算Δp＝p/2(Vua2-Vui2)在此方面，Δp表示外界和發(fā)電機(jī)內(nèi)腔之間的壓差。p表示冷卻氣體的密度。此外，Vua和Vui分別表示出口上的圓周速度和進(jìn)氣口上的圓周速度。在渦輪發(fā)電機(jī)情況下，轉(zhuǎn)子軸的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一般可視為預(yù)先規(guī)定，所以可以通過選擇上面分別設(shè)置流體通道進(jìn)氣口和出口的相應(yīng)半徑調(diào)整所希望的壓差Δp。此外，可以改變軸流式通風(fēng)機(jī)上的增壓裝置中具有的流體通道的數(shù)量，但一般相當(dāng)于壓縮機(jī)葉片的數(shù)量或者及其斷口部分。
本發(fā)明一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，軸流式通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)具有作為流體通道的徑向孔。這種實(shí)施方式是本發(fā)明的一種特別簡單和低成本的備用方案。
本發(fā)明一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，流體出口上流體軸向上沿軸流式通風(fēng)機(jī)的主流順流導(dǎo)向。這種實(shí)施方式具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步構(gòu)成在于，在軸流式通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)具有作為流體通道的對角線或者L形或者Z形或者雙L形通道。由此形成一種流體導(dǎo)向，使絕對壓力提高的流體不與軸流式通風(fēng)機(jī)的主流相切。
本發(fā)明一種特別具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，具有用于延長流體通道的套管。在此方面，流體通道以具有優(yōu)點(diǎn)的方式延長到至少軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片高度上。套管既可以設(shè)置在軸流式通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)機(jī)葉片順流側(cè)上，也可以設(shè)置在逆流側(cè)上。這一點(diǎn)在各自具體情況下例如取決于通風(fēng)機(jī)輪轂的構(gòu)成、通風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)置和流動比。
本發(fā)明另一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，套管具有流線型護(hù)板。加罩的套管也可以稱為流線型附加葉片，通過該附加葉片軸流式通風(fēng)機(jī)整個(gè)葉片高度上的出口半徑可以通過與主流平行的出口確定。由此不干擾或改進(jìn)軸流式通風(fēng)機(jī)的功能。根據(jù)實(shí)施方式，流線型加罩的套管也可以作為安裝在流線體內(nèi)或附加葉片內(nèi)的徑向孔構(gòu)成。
本發(fā)明另一種特別具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，作為流體通道具有在通風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)作為徑向通道構(gòu)成的葉片孔，它具有相應(yīng)的出口。由此達(dá)到軸流式通風(fēng)機(jī)主流受到最小影響并避免由于附加安裝部件的壓力損失。在此方面，徑向孔可以根據(jù)通風(fēng)機(jī)葉片的制造方式或者后續(xù)安裝或者在制造新的通風(fēng)機(jī)葉片時(shí)同時(shí)構(gòu)成，例如作為空心芯環(huán)繞棒狀芯鑄造的葉片構(gòu)成。在此方面一種具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步構(gòu)成在于，通風(fēng)機(jī)葉片上具有至少一個(gè)側(cè)面設(shè)置的出口，用于徑向通道孔的自由排流。該出口在此方面例如可以作為圓弓形間隙或者半錐形間隙或者球形間隙構(gòu)成。在通風(fēng)機(jī)葉片的一面或者兩面上可以設(shè)置多個(gè)間隙。在兩面設(shè)置出口的情況下，它們例如可以交替設(shè)置。只要葉片尖上具有出口，徑向通道向上完全可以通過軸流式通風(fēng)機(jī)的入口限制，從而流體在這里在軸向平行的方向上導(dǎo)向。
本發(fā)明另一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，存在多個(gè)向排流葉片邊緣分布的連接通道。由此主通風(fēng)機(jī)流體受到最小干擾并甚至在幾種情況下輸送。
在此方面，后面兩種實(shí)施方式具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步構(gòu)成在于，通風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)具有的徑向通道在葉片尖上利用塞子封閉。由此即使出口不設(shè)置在葉片尖上的情況下，也可以產(chǎn)生一種簡單的加工和增壓流的導(dǎo)向。
本發(fā)明另一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，在電機(jī)的每個(gè)末端上具有帶增壓裝置的軸流式通風(fēng)機(jī)。由此可以在需要的情況下加大由增壓裝置輸送的物質(zhì)流量。
最后，本發(fā)明一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式在于，增壓裝置為取得0.1bar-0.5bar，最好0.2-0.3bar的壓差Δp而設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明，這樣提高的絕對壓力對明顯提高渦輪發(fā)電機(jī)的功率來說是足夠的。


下面借助附圖對本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例進(jìn)行說明。其中圖1示出具有依據(jù)本發(fā)明增壓裝置的軸流式通風(fēng)機(jī)第一具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式局部剖面示意圖；圖2a和b示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置第二和第三具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式局部剖面示意圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置第四具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式；圖4a-4d示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置第五和第六具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式；圖5a-5b示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置第七具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式；圖6示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置第八具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式；圖7示出圖6箭頭方向VII-VII通風(fēng)機(jī)葉片的剖面示意圖；圖8示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置的第九具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式；圖9示出圖8箭頭方向IX-IX通風(fēng)機(jī)葉片的剖面示意圖。
僅示出為便于理解本發(fā)明的主要部件。在后面的說明中，相同或者類似的部件采用相同的附圖符號標(biāo)注。圖示一般未按比例。方向說明“軸向”和“徑向”一般與轉(zhuǎn)子軸軸線相關(guān)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出氣體冷卻渦輪發(fā)電機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)上增壓裝置具有優(yōu)點(diǎn)的第一實(shí)施方式，其中，圖1僅示意示出對增壓裝置重要的部件。
渦輪發(fā)電機(jī)具有封閉的冷卻回路。作為冷卻介質(zhì)優(yōu)選使用空氣。循環(huán)冷卻介質(zhì)的流動方向在附圖中通過方向箭頭的流線表示，并在圖平面中基本上從右到左分布。渦輪發(fā)電機(jī)具有部分示出的鋼板制發(fā)電機(jī)外殼1，該外殼將(未示出的)發(fā)電機(jī)本身和用于冷卻介質(zhì)循環(huán)的軸流式通風(fēng)機(jī)4完全容納在其內(nèi)。
在此方面，軸流式通風(fēng)機(jī)4設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸2上，后者在發(fā)電機(jī)外殼1的外面分別支承在軸承3內(nèi)。軸出口通過軸密封件9與外界密封。軸流式通風(fēng)機(jī)4主要具有設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸2上在徑向上環(huán)形的羊角砧狀擴(kuò)展的通風(fēng)機(jī)輪轂8，在其外圓周上，多個(gè)在徑向上從通風(fēng)機(jī)輪轂8凸起在切向上并排設(shè)置的通風(fēng)機(jī)葉片7帶有作為螺栓構(gòu)成的葉片根部32利用隔離套管20和螺母28固定。此外，在通風(fēng)機(jī)葉片7的葉片尖區(qū)域內(nèi)具有環(huán)形入口10，在徑向上限制通過通風(fēng)機(jī)葉片7構(gòu)成的葉柵。在此方面，軸流式通風(fēng)機(jī)4以與轉(zhuǎn)子軸2相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，也就是說，在這里不進(jìn)行軸流式通風(fēng)機(jī)4轉(zhuǎn)速的特別調(diào)節(jié)。
此外，與轉(zhuǎn)子軸2同心具有與發(fā)電機(jī)外殼1固定連接的防護(hù)環(huán)31，它在其遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)外殼1的面上與通風(fēng)機(jī)輪轂8的外圓周部分重合。由此在防護(hù)環(huán)31和轉(zhuǎn)子軸2以及發(fā)電機(jī)外殼1和通風(fēng)機(jī)輪轂8之間形成一個(gè)稱為輪轂內(nèi)腔5的環(huán)形室，里面充滿外界壓力PAmb。發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34在工作期間對輪轂內(nèi)腔5密封，因?yàn)榉雷o(hù)環(huán)31連同通風(fēng)機(jī)輪轂8形成一個(gè)密封間隙。
發(fā)電機(jī)外殼1上在輪轂內(nèi)腔5的區(qū)域內(nèi)具有間隙33，將輪轂內(nèi)腔5與外界連接。此外，外殼外側(cè)上在孔33的區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)濾清器，在本實(shí)施例中為濾清器無紡布6，以防止灰塵或者其他污染顆粒進(jìn)入。
在圖1中，在橫截面上徑向向外大致羊角砧狀擴(kuò)展的通風(fēng)機(jī)輪轂8的區(qū)域內(nèi)，還具有兩個(gè)作為流體通道的盲孔11、12，將輪轂內(nèi)腔5與發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34連接。在此方面，基本上與轉(zhuǎn)子軸2的軸向平行的第一盲孔11向輪轂內(nèi)腔5敞開。第二盲孔12徑向上向外通向通風(fēng)機(jī)輪轂8的上面，并與軸向平行的盲孔11相切。由此在輪轂內(nèi)腔5和發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34之間產(chǎn)生一種L形連接。
這種盲孔11、12通過通風(fēng)機(jī)輪轂8的圓周分布，并最好與通風(fēng)機(jī)葉片7的數(shù)量相應(yīng)。增壓裝置在依據(jù)圖1的本實(shí)施例中通過兩個(gè)盲孔11、12的L形設(shè)置構(gòu)成。
工作期間，根據(jù)轉(zhuǎn)子軸2的轉(zhuǎn)速輪轂內(nèi)腔5內(nèi)的空氣由向環(huán)形室敞開的盲孔11吸入，并通過第二盲孔12輸送到發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)。因?yàn)樗氲耐饨缈諝獾娜肟?，也就是盲?1的入口，處于轉(zhuǎn)子軸線上小于從輪轂上表面上的盲孔12所吸入的空氣的出口的半徑上，所以在這里依據(jù)公知的公式提高壓力Δp＝p/2(Vua2-Vui2)由此，發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)的壓力PGen以Δp大于充滿輪轂內(nèi)腔5內(nèi)的外界壓力PAmb。通過這樣提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)的絕對壓力例如0.2bar，在空氣冷卻的發(fā)電機(jī)情況下以公知的方式提高冷卻功率并由此達(dá)到一種總的功率增益。在此方面，外界壓力和發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力之間的壓差高度可以通過相應(yīng)選擇吸入孔所處的半徑和排出孔所處的半徑加以改變。發(fā)電機(jī)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速須假設(shè)給定。質(zhì)量流量可以通過孔直徑的大小加以改變。
下面介紹可對圖1所示具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例進(jìn)行選擇的實(shí)施方式。在此方面，取消對各自實(shí)施方式的圖示不重要的細(xì)節(jié)并一般參閱圖1的圖示。
圖2a示出依據(jù)本發(fā)明增壓裝置具有優(yōu)點(diǎn)的第二實(shí)施方式，其中，在通風(fēng)機(jī)輪轂8內(nèi)具有對角線貫通孔13。由此達(dá)到從增壓裝置向發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)輸送的冷卻空氣更加有利的排流，這種排流對通風(fēng)機(jī)葉片7的排流沒有干擾影響。它同樣適用于圖2b所示具有Z形或者雙L形貫通通道14的第三實(shí)施方式。在這里也進(jìn)行流動導(dǎo)向，從而降低了對通風(fēng)機(jī)葉片7排流的不利影響。在此方面，輪轂內(nèi)腔5的吸入側(cè)每次處于小于發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)的排流側(cè)的半徑上。
圖3示出第四實(shí)施方式，其中，半徑差在輪轂高度上借助于套管17加長，該套管借助于螺紋孔16固定在通風(fēng)機(jī)輪轂8內(nèi)并通過對角線孔15與輪轂內(nèi)腔5連接。在依據(jù)圖3的實(shí)施例中，套管17在此方面設(shè)置在通風(fēng)機(jī)葉片7的排流側(cè)上，并具有相當(dāng)于通風(fēng)機(jī)葉片7大致高度的高度。由此同樣避免了干擾通風(fēng)機(jī)葉片7的排流，但在這里也可以這樣改變套管17的高度，使其取得所希望的提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)絕對壓力的目的。
圖4a示出本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的第五實(shí)施例，圖4b示出沿圖4a線段Ⅳ-Ⅳ箭頭方向的剖面圖。在此方面，在通風(fēng)機(jī)葉片7的排流側(cè)具有帶流線型護(hù)板18的套管21或帶徑向孔的附加葉片。套管21具有徑向通道35，在其上部徑向末端上通過塞子20封閉。在流線形護(hù)板18的順流側(cè)面上具有出口19。流線型護(hù)板18在本實(shí)施例中與通風(fēng)機(jī)葉片7高度相同，并與通風(fēng)機(jī)葉片7一樣固定在通風(fēng)機(jī)輪轂8內(nèi)(未示出)。在此方面，入流由(未示出的)輪轂內(nèi)腔通過孔22進(jìn)行。在此方面，所希望的提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔的絕對壓力可以通過相應(yīng)選擇上面設(shè)置基本上軸向平行構(gòu)成的出口19的半徑進(jìn)行調(diào)整。通過依據(jù)圖4a和4b實(shí)施方式中所選擇的設(shè)置，一方面可以提供一種比圖3所示的實(shí)施方式更加有利于流動的解決方案。另一方面，出口19與轉(zhuǎn)子軸的距離，也就是上面設(shè)置出口19的半徑可以在整個(gè)葉片高度上自由變化，而不會對通風(fēng)機(jī)葉片7的排流產(chǎn)生不利影響。為此也有助于流線型護(hù)板18的排流方向?qū)肱c轉(zhuǎn)子軸線平行的排流內(nèi)。通風(fēng)機(jī)葉片7和帶有流線型護(hù)板18的套管21或者附加葉片在此方面可以具有優(yōu)點(diǎn)地這樣設(shè)置，使其支持通風(fēng)機(jī)主流。這一點(diǎn)例如可以通過葉片的軸向重合實(shí)現(xiàn)。
圖4c示出本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的第六實(shí)施方式，其中，與圖4a相似構(gòu)成的增壓裝置設(shè)置在通風(fēng)機(jī)輪轂8上。圖4d示出沿圖4c線段IV-IV的剖面圖。但在依據(jù)圖4c和4d具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施方式中，帶有流線型護(hù)板18的套管21或帶有徑向孔的附加葉片在流向上設(shè)置在固有的通風(fēng)機(jī)葉片7的前面。在這里入流也是通過輪轂內(nèi)腔5進(jìn)行。帶有流線型護(hù)板18的套管21或附加葉片與通風(fēng)機(jī)葉片7類似固定在通風(fēng)機(jī)輪轂8上，也就是借助于螺紋23固定。在此方面，套管24在輪轂內(nèi)腔5內(nèi)延伸，由此額外加大了冷卻空氣入口和冷卻空氣出口之間的半徑差。此外，出口19在這里設(shè)置在比依據(jù)圖4a的實(shí)施方式中更大的半徑上，從而造成更高的壓差。在這里，為流動最佳化通風(fēng)機(jī)葉片7和帶有流線型護(hù)板18的套管21或附加葉片也可以切向略微偏移而軸向重合設(shè)置。
圖5a和5b示出本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的第七實(shí)施方式，其中，增壓裝置與通風(fēng)機(jī)葉片7一體化。在此方面，圖5b示出沿圖5a線段V-V的剖面圖。依據(jù)該實(shí)施方式，通過作為徑向通道構(gòu)成的、通過進(jìn)氣筒27延長到輪轂內(nèi)腔5內(nèi)的葉片孔25吸入外界空氣，并通過處于更大半徑上的出口26輸送到發(fā)電機(jī)內(nèi)腔34內(nèi)。進(jìn)氣筒27在此方面處于葉片根部內(nèi)，后者通過隔離套管29和螺栓連接28將葉片7在通風(fēng)機(jī)輪轂8上固定。出口26在此方面在通風(fēng)機(jī)葉片7的斷面后面作為圓弓形間隙加工而成，從而通風(fēng)機(jī)主流受到最小的影響。
圖6和圖7示出本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的第八實(shí)施方式，其中，圖7示出沿圖6線段VII-VII剖面的俯視圖。在該實(shí)施方式中，增壓裝置同樣作為葉片孔25與通風(fēng)機(jī)葉片7一體化。出口26在此方面在通風(fēng)機(jī)葉片7的斷面后面上作為葉片尖上的圓弓形間隙加工而成，從而通風(fēng)機(jī)主流受到最小的影響。
圖8和圖9示出本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的第九實(shí)施方式，其中，圖9示出沿圖8線段IX-IX的剖面圖。在此方面，增壓裝置與通風(fēng)機(jī)葉片7一體化并具有在葉片尖上通過塞子20封閉的徑向葉片孔25和三個(gè)彼此上下設(shè)置的軸向平行出口26。在這里，通風(fēng)機(jī)葉片7的排流也僅受到增壓裝置的微弱影響，而通過相應(yīng)設(shè)置出口26取得所希望的增壓。外界空氣在這里也由(未示出的)輪轂內(nèi)腔通過設(shè)置在通風(fēng)機(jī)輪轂8內(nèi)的進(jìn)氣筒30吸入。
一般來說，側(cè)面出口在套管21的流線型護(hù)板18或附加葉片上的設(shè)置(圖4a、4c、5a、5b、6、7)也可以徑向劃分或“填平”，類似于圖8那樣徑向孔多次上下疊置圓形粗銑。
作為冷卻介質(zhì)一般優(yōu)選使用空氣，輪轂內(nèi)腔充入大氣壓力的空氣。但也可以設(shè)想發(fā)電機(jī)內(nèi)腔中使用其他氣態(tài)的冷卻介質(zhì)。間隙密封件(軸密封件8、保護(hù)環(huán)31)上逸出的泄漏介質(zhì)自動重新吸入發(fā)電機(jī)內(nèi)。因此大大降低了介質(zhì)損耗。
附圖符號1發(fā)電機(jī)外殼2轉(zhuǎn)子軸3軸承4軸流式通風(fēng)機(jī)5輪轂內(nèi)腔6濾清器無紡布7通風(fēng)機(jī)葉片8通風(fēng)機(jī)輪轂9軸密封件10入口11軸向盲孔12徑向盲孔13對角線貫通孔14Z形貫通通道15對角線孔16螺紋孔17套管18流線型護(hù)板，附加葉片19出口20塞子21套管22孔23螺紋24套管25葉片孔26出口
27進(jìn)氣筒28螺栓連接29隔離套管30進(jìn)氣筒31防護(hù)環(huán)32葉片根部33間隙34發(fā)電機(jī)內(nèi)腔35通道
權(quán)利要求
1.氣體冷卻的電機(jī)，特別是空氣冷卻的渦輪發(fā)電機(jī)，帶有轉(zhuǎn)子軸(2)，上面在發(fā)電機(jī)外殼(1)內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)軸流式通風(fēng)機(jī)(4)，其特征在于，軸流式通風(fēng)機(jī)(4)上具有用于提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔(34)絕對壓力的增壓裝置，它在由軸流式通風(fēng)機(jī)(4)的通風(fēng)機(jī)輪轂(8)限制的輪轂內(nèi)腔(5)和發(fā)電機(jī)內(nèi)腔(34)之間具有至少一個(gè)流體通道(11、12；13、14；15、17；19、25、26；25、26、30、35)，其中，流體通道的流體入口和流體出口彼此徑向相距。
2.按權(quán)利要求1所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，軸流式通風(fēng)機(jī)(4)的通風(fēng)機(jī)輪轂(8)內(nèi)具有作為流體通道的徑向孔(12)。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，流體出口上有從流體通道出來的流體軸向上沿軸流式通風(fēng)機(jī)的主流順流的導(dǎo)向。
4.按權(quán)利要求3所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，在軸流式通風(fēng)機(jī)(4)的通風(fēng)機(jī)輪轂(8)內(nèi)具有作為流體通道的對角線通道(13)或者L形通道(11、12)或者Z形或者雙L形通道(14)。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，具有用于延長流體通道的套管(17；21)。
6.按權(quán)利要求5所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，套管(21)作為附加葉片構(gòu)成。
7.按權(quán)利要求5所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，套管(21)具有流線型護(hù)板(18)
8.按權(quán)利要求5-7之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，具有至少一個(gè)軸向平行的出口(19；26)，其位置可在套管(17；21)的整個(gè)高度上自由選擇。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，在通風(fēng)機(jī)葉片(7)上作為流體通道具有徑向葉片孔(25)，它具有相應(yīng)的出口(26)。
10.按權(quán)利要求9所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，通風(fēng)機(jī)葉片(7)上具有至少一個(gè)側(cè)面設(shè)置的出口(26)，用于徑向葉片孔(25)的自由排流。
11.按權(quán)利要求9所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，具有多個(gè)向排流葉片邊緣分布的出口(26)。
12.按權(quán)利要求9-11之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，通風(fēng)機(jī)葉片(7)內(nèi)具有的徑向葉片孔(25)在葉片尖上利用塞子(20)封閉。
13.按前述權(quán)利要求之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，在電機(jī)的每個(gè)末端上具有帶增壓裝置的軸流式通風(fēng)機(jī)(4)。
14.按前述權(quán)利要求之一所述的空氣冷卻電機(jī)，其特征在于，增壓裝置為取得0.1bar-0.5bar，最好0.2-0.3bar的壓差Δp而設(shè)計(jì)。
全文摘要
氣體冷卻的電機(jī)，特別是空氣冷卻的渦輪發(fā)電機(jī)，帶有轉(zhuǎn)子軸(2)，上面在發(fā)電機(jī)外殼(1)內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)軸流式通風(fēng)機(jī)，其特征在于，軸流式通風(fēng)機(jī)(4)上具有用于提高發(fā)電機(jī)內(nèi)腔(34)絕對壓力的增壓裝置，它在由軸流式通風(fēng)機(jī)(4)的通風(fēng)機(jī)輪轂(8)限制的輪轂內(nèi)腔(5)和發(fā)電機(jī)內(nèi)腔(34)之間具有至少一個(gè)流體通道(11、12)，其中，流體通道的流體入口和流體出口彼此徑向相距。由此可以提供一種得到改進(jìn)的氣體冷卻電機(jī)，它明顯提高了發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)的絕對壓力。由于提高了冷卻介質(zhì)的密度，達(dá)到了改進(jìn)散熱和因此更加有效冷卻發(fā)電機(jī)的目的。在此方面，不需要用于提高壓力的附加外部裝置或外部調(diào)節(jié)裝置，而是僅需改變已經(jīng)存在的通風(fēng)機(jī)組件，因此本發(fā)明也適用于很容易地加裝在現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)上。
文檔編號H02K9/06GK1705203SQ20051008173
公開日2005年12月7日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者R·約霍 申請人:阿爾斯托姆科技有限公司